實驗活動之分析

為了進一步了解學生與教師對實驗活動的觀點，研究者分別對學生與教師進行訪 談，以便獲得可信的質性資料。本節將針對學生與教師的訪談逐字稿進行分析，而訪談 逐字稿分為「實驗目的」、「實驗活動對科學學習的影響」、「實驗教學對實驗活動的影 響」、「先備知識對實驗活動的影響」、「實驗教學對實驗活動的影響」、「面對實驗異象的 反應」、「處理實驗異象的策略」、「處理實驗異象的態度」、「實驗異象對科學學習的影 響」、「跨學科處理實驗異象方式」等十項，然而本節僅就實驗活動的部分進行分析，即

「實驗目的」、「實驗活動對科學學習的影響」、「實驗教學對實驗活動的影響」、「先備知 識對實驗活動的影響」、「實驗教學對實驗活動的影響」等四個向度進行分析。實驗異象 報告並不包含實驗活動部分，因此本節不分析實驗異象報告。僅將訪談逐字稿與實驗異 象報告內容分析如表4-3-1。

表4-3-1 訪談逐字稿與實驗異象報告分析比較

分析向度 訪談逐字稿 實驗異象報告

實驗活動部分 實驗目的 ◎

實驗活動對科學學習的影響 ◎ 實驗教學對實驗活動的影響 ◎ 先備知識對實驗活動的影響 ◎ 實驗教學對實驗活動的影響 ◎

實驗異象部分 面對實驗異象的反應 ◎ ●

處理實驗異象的策略 ◎ ●

處理實驗異象的態度 ◎ ●

實驗異象對科學學習的影響 ◎ ●

跨學科處理實驗異象方式 ◎ ●

實驗異象對科學理論發展的影響 ●

壹、學生對實驗活動的觀點之分析

本小節將探討學生對於實驗活動中，「實驗目的」、「實驗活動對科學學習的影響」、

「實驗教學對實驗活動的影響」及「先備知識對實驗活動的影響」四個面向的看法，並 分別詮釋學生的觀點，最後統整學生對於該面向的觀點。

一、實驗目的

為了探討學生對於進實驗室從事實驗活動的目的是否了解，研究者以「就你個人的 想法而言，你覺得為什麼要進實驗室作實驗？」之問題對學生進行訪談，並以內容分析 法分析學生的訪談逐字稿，經研究者統整後，將學生的意見分為三種類別：「了解理論 內容」、「驗證理論的正確性」、「記憶理論」。

「了解理論內容」是指，學生認為藉由實驗活動，可以使其了解科學理論的起源與

發展過程。同時，相較於理論課程，學生也認為親自操作的實驗活動比較能深刻了解科 學理論的內容。「驗證理論的正確性」是指，學生認為從事實驗活動的目的在於以親自 動手做的過程、結果來驗證課本理論的正確性。而「記憶理論」是指，學生認為做實驗 的目的僅在幫助記憶理論內容，如：公式、反應物、生成物等。

研究者將學生的回應整理如下，並統計各類人數的數目如表4-3-2：

S1：因為從課本上學到的都是理論，要自己親自操作後才能更了解理論是怎麼來的。（了 解理論內容）

S7：畢竟高中以前讀的都是理論基礎，做實驗才可以了解理論是在講什麼，或者是怎麼 建立的。（了解理論內容）

S12：為了要驗證理論的正確性，所以就必須要做實驗來確定這理論是正確的。（驗證 理論的正確性）

S21：基本上就是驗證所學，讓我們有自己操作實驗的機會，做實驗可以享受那個過程。

（驗證理論的正確性）

S30：我覺得實驗當然就是以前做過了，但是我們一定要做一遍，看看理論有沒有錯。

（驗證理論的正確性）

S22：因為一般唸書就只是念到理論的東西，但是理論跟實際還是有一些差別，就算你 念了，但是沒有實際去做，我覺得不會有什麼幫助，而且你做實驗後，會對於理論有更 深刻的印象。（記憶理論）

表4-3-2 實驗目的各組人數統計

向度 了解理論內容 驗證理論的正確性 記憶理論 實驗目的 10 人 (21%) 16 人 (34%) 21 人 (45%)

由表4-3-2 可知，認為實驗目的在於「了解理論內容」的學生有 10 人（21%），「驗 證理論的正確性」的學生有16 人（34%），「記憶理論」的學生有 21 人（45%）。此結果

顯示，近半數的學生認為做實驗的目的在於幫助記憶理論。研究者認為可能是由於本研 究取樣的大學，實驗課程的評量除了繳交報告，尚有跑堂測驗與紙筆測驗，學生除了會 操作實驗器材、了解如何進行實驗外，仍須對實驗結果或重要步驟有印象。此外，學生 先前學習經驗與大學入學考試內容，著重在記憶部分較多，因而使近半數的學生認為從 事實驗活動的目的為幫助記憶理論。

研究者將上述學生觀點整理如下：

1. 了解理論內容 2. 驗證理論的正確性 3. 記憶理論

二、實驗活動對科學學習的幫助

科學課程包含理論課程與實驗課程兩部份，因此實驗活動常被視為是一個重要的角 色 (Hofstein & Lunetta, 1982, 2004; Tsai, 1999a)。此一部份為了解學生學習科學時，實驗 活動所扮演的角色與其重要性。茲將學生針對「你覺得進實驗室作實驗對你學物理、化 學、生物等科學有什麼樣的幫助？」此一問題的回應整理如下：

S2：才會發現課本上的知識有沒有學錯，也會更了解那個知識。（檢視先前學習歷程）

S3：就是能夠更了解課本上所說的東西，如果進實驗室可以動手去做，實際進行一個實 驗的時候，就可以更了解課本上的理論。因為有時候只透過文字敘述會不知道他在說什 麼，要到自己做的時候才可以去了解。（了解理論內容）

S7：有一些化學反應，做過實驗印象會比較深刻。可以了解一些計算的方法，就在寫報 告的時候，要寫計算過程的時候，會有用到。（記憶理論）

研究者將學生的觀點進行分類，並將各類別的學生人數統計如表4-3-3：

表4-3-3 實驗活動對科學學習的幫助各組人數統計

階層 類別 人數

1 了解理論內容 16 人 (36%) 2 檢視先前學習歷程 3 人 ( 7%)

3 真實性經驗 2 人 ( 5%)

4 學習實驗技巧 4 人 ( 9%)

5 驗證理論 9 人 (20%)

6 記憶理論 10 人 (23%)

47 位學生的逐字稿中，有 3 位的資料並未針對本問題做出回應，故刪減之。研究 者分析 44 位學生的逐字稿發現，學生認為進入實驗室做實驗對學習科學學科的幫助有 六項：了解理論內容（16 人，36%）、檢視先前學習歷程（3 人，7%）、真實性經驗（2 人，5%）、學習實驗技巧（4 人，9%）、驗證理論（9 人，20%）、記憶理論（10 人，23%）。

並將此六項幫助依照階層排列依高到低排序為：了解理論內容、檢視先前學習歷程、真 實性經驗、學習實驗技巧、驗證理論、記憶理論。

「了解理論內容」係指學生認為進入實驗室做實驗是為了深入了解課堂上所學到的 理論內容；「檢視先前學習歷程」係指學生認為做實驗可以幫助自己檢視學習科學歷程 中，是否有誤解理論或產生另有概念的錯誤現象發生；「真實性經驗」係指學生認為科 學學習不能只是在課堂上學習理論知識、從實驗手冊中了解實驗步驟、過程、預期結果，

而更應該實際看到實驗結果是如何產生的，才具有可信度。即科學實驗可視為理論與實 務之間的重要橋樑；「學習實驗技巧」係指學生認為進入實驗室主要在學習如何配置藥 品、操作儀器等實驗技巧；「驗證理論」係指學生認為做實驗可以驗證課堂所學到的理 論是正確無誤的；「記憶理論」係指學生認為藉由實驗活動可以幫助有效記憶重要理論，

藉由實際操作的經驗加深學生對於理論的印象。

實驗活動可以幫助學生了解理論發展的歷程，進而驗證課堂中所學到的科學知識是 否與實驗結果相同或接近，並且藉由親自操作實驗流程的活動，學生可以練習到許多實

驗技巧（如：調製藥品的比例），也可以親自觀察到實驗結果而不只是熟記教科書上所 描述的現象。此外，有3 位學生更深入檢視自己先前在課堂上所學到的科學知識是否正 確。藉由實地參與實驗活動，學生可以實際運用科學理論於實驗上，更可以再次檢視先 備知識的正確性。因此，研究者認為實驗活動可以有效幫助學生重新檢視所學到的科學 知識，並修正錯誤。

研究者將實驗活動對科學學習的幫助，整理如下：

1. 了解理論內容 2. 檢視先前學習歷程 3. 真實性經驗

4. 學習實驗技巧 5. 驗證理論 6. 記憶理論

三、先備知識對實驗活動的影響

學生進入實驗室做實驗前，已於科學教室中習得一些科學知識，此些知識被稱為「先 備知識」。本研究為了解先備知識對於學生從事實驗活動時的影響為何，因此詢問學生

「你覺得進普化實驗室之前，在課堂上所學過的理論或知識對實驗的進行有沒有影響或 幫助？」，希望藉由學生的回應來了解先備知識對實驗活動的影響。

為了能進一步分析學生在此面向的觀點，研究者根據學生對先備知識在實驗活動中 的看法分為「確實對實驗活動有幫助」與「對實驗活動幫助有限」兩類。持先備知識確 實對實驗活動有幫助之觀點的學生認為，先備知識可以幫助實驗的進行，反之實驗也可 以幫助修正先備知識，此觀點恰符合實驗環境量表中的「學生的統整能力」面向。此外，

課堂上的先備知識能幫助了解實驗技巧，並有意義地學習實驗內容，且實驗活動是基於 先備知識來進行操作的。持先備知識對實驗活動幫助有限之觀點的學生認為，實驗課程 與理論課程兩者的授課時間點並不接近，導致學生必須先在實驗課程學習實驗技巧，數

週後才學習相關的理論內容，難以將理論課程與實驗課程連貫在一起，因此認為先備知 識對實驗活動的幫助有限。

訪談結果經研究者統整如下：

S3：有一些基本的觀念，如果能套用上的話，對於我們在實驗中，有一些過程可能發生

S3：有一些基本的觀念，如果能套用上的話，對於我們在實驗中，有一些過程可能發生